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摘要：应用型本科院校开展《有限元方法》教学，主要是培养更多应用型人才，以满足现代社会发展需求。该课程作为工科类专业学生基础的课程之一，在教学中不仅要求学生掌握有限元方法基础理论与方法，还要进一步提升其通过有限元方法以及有限元软件，分析与解决实际问题的能力。但是目前应用型本科院校《有限元方法》教学中普遍存在知识点晦涩难懂，需要采取必要措施对知识层级进行筛选，充分提升应用型本科院校《有限元方法》教学质量。
关键词：应用型本科院校；《有限元方法》；教学改革
本文引用格式：马竹樵.应用型本科院校《有限元方法》教学改革分析[J].教育现代化,2019,6(15):51-53.
应用型本科院校主要办学宗旨是培养更多具有创新精神和实践能力的应用型人才，以高效解决实际工程问题，推进现代社会发展。目前应用型本科院校在开展《有限元方法》课程教学过程中，明显存在理论知识体系晦涩难懂，学生难以理解所导致的教学质量难以提升的问题。因此，有必要结合应用型本科院校《有限元方法》教学现状，深入探究教学改革对策，从多个层面提升课程教学水平与质量，满足现代应用型人才培养需求。
一 应用型本科院校《有限元方法》教学现状
有限元方法主要是通过数学微积分近似法模拟荷载工况与几何等真实物理系统的方法，通过有限数量中相应未知量来无限接近无限数量相应未知量。有限元方法是从固体力学发展而来，当前在电磁学、热传学以及流体力学等多种物理领域中都有广泛应用，并在建筑、航空、航天、航海以及机械等领域实现了有效覆盖。很多实际问题不能达到精确解析，但是通过有限元方法能够有效提升计算的精确度，并可以对各种复杂截面与形状实现适用，在工程分析中属于一种有效手段，在当今多个工程领域生产中都有重要作用。为了更有效的运用有限元方法推进社会进步，各大高校陆续在研究与教学体系中引入有限元方法，以培养更多熟练掌握有限元方法的优质应用型人才，为社会发展做出贡献。应用型本科院校开展《有限元方法》课程，其主要理论知识涵盖了混合列式、稳态场、应力应变分析、标准离散单元、映射单元、约束以及数值积分等，这些理论知识内容深度较高，具有抽象难懂的特点，在课程教学中很难与其他课程实现相互交叉，并涉及到大量流体力学、磁学、电学以及高等数学等原理知识，虽然这些知识在软件试验以及开发中具有重要作用，但是后期实践应用中，这些知识并没有很大用处[1]。同时，结合对学生的相关调查，发现大部分学生觉得该课程难度较大，且内容较为枯燥，可操作性不强，和实际工程问题缺乏联系，导致课程学习结束之后，很难对相关知识实现有效利用。再者，由于该课程知识体系较为复杂、庞大，教师在备课阶段也有很大难度，很多教师不能有机的联系知识内容系统化安排课程讲解，容易在整体课程把握中产生偏差，并且难以准确选择课程重点讲解内容，内容难易程度也很难平衡把控。各种问题都导致学生对该课程缺乏浓厚的学习兴趣，教学成效不高，不能充分满足应用型人才培养要求，也难以对教学资源实现全面利用。基于此，需要采取必要措施，加快改革与创新应用型本科院校《有限元方法》教学。
二 创新应用型本科院校《有限元方法》教学的价值分析
对于应用型本科院校教育而言，《有限元方法》教育创新的意义不仅在于充盈学生的知识体系，更在于开掘学生的潜在能力，将电磁学、热传学、物理学等知识有机联系起来，构建科学的知识体系，提升学生理化分析和应用能力，因此要做到讲解与练习，探究与实践相结合的教学方式，让更多的学生获得锻炼与提升的机会，但是教学模式的单一与固化造成了应用型本科院校《有限元方法》教育发展的滞后，切断学习与应用的关系，甚至出现教师旧瓶装旧酒的教学问题，此类现象都应该引起我们的重视与思考，避免教学资源的浪费。《有限元方法》学科素养是教学内容设定的基础。核心素养是当今教育界倡导的主题，受到应用型本科院校教师和众多教育者的关注，可见其实教学发展的主要生发点，对于学生而言起着统领性作用，对于应用型本科院校《有限元方法》教学而言，如何落实学科核心素养也是教师制定教学计划、设定教学内容，进行教学评价的重要依据。同时，学科核心素养也是衡量教师教学水平的有效手段。一种教学方式的选择，其效果应该是匹配《有限元方法》学科核心素养发展的，更应该与教学目标，教学重难点的突破相匹配，因此，在应用型本科院校《有限元方法》教学当中，我们可以以核心素养的实现来衡量教师教学设定的有效性。再者，学科核心素养也是考察学生发展的科学标准。应用型本科院校《有限元方法》学习是一个连续性的活动，而其发展存在一定的阶段性，如何对学生的学习成果进行有效的衡量是教学评价的一个重要方面，因此，将学科核心素养的发展与落实融入到学生的评价当中，就能让学生发展的评价机制变得更为科学合理，真正实现应用型教育创新目标。
三 应用型本科院校《有限元方法》教学改革对策
面对时代的进步与发展，应用型本科院校《有限元方法》教学已呈现崭新的面貌。纵观学科发展，涉及两个主要方面，一是知识内容的有效传播，二是学科素养的不断提升。基于此，在应用型本科院校《有限元方法》课堂教学中如何落实学科核心素养就成为当今教育发展的一大主题，为了进一步加深对于这一理念的认识，活化应用型本科院校《有限元方法》教学技巧，提升应用型本科院校《有限元方法》教学水平，本文依此做以简要论述。
（一）科学制定课程培养目标
以往，传统高校在开展《有限元方法》教学过程中，主要的课程培养目标是要求学生全面掌握有限元方法本质理论和基础知识。学生要充分实现这一目标，就要扎实的掌握弹性力学、热学、电学、磁学以及高等数学等多方面基础知识，以此更顺畅的学习有限元方法相关知识和理论。学生结合课程培养目标所掌握的理论知识，在通过有限元软件分析并解决实际工程问题的时候，并没有很大用处，一些掌握程度不好的学生依旧可以通过有限元软件对相关工程问题实现有效解决，这就导致学生通过学习相关课程内容，难以获得较大收获，缺乏对相关知识的应用性。基于此，需要结合目前社会对有限元方法实际应用需求，重新科学定位该课程的教学目标，避免单一的讲授庞杂、枯燥的理论知识，转为要求学生对有限元方法相关基础理论实现一定掌握前提下，侧重于培养学生有限元软件应用能力，提升学生对CAD/CAE/CAM软件应用水平，以切实有效的通过相关学习分析与解决多个领域的实际工程问题[2]。
（二）树立新型教学理念
有限元方法应用领域广泛，随着社会的发展，各应用领域势必会增加对有限元方法应用人才的需求，因此，应用型大学需要充分结合时代发展趋势，根据社会岗位人才培养要求，差异化建立人才教育和培养体系。为了更有效的提升有限元方法课程教学质量，推进教学改革，需要应用型大学及时转变传统教学思维，树立新型教学理念，由以往重视理论学习转变为重视实践应用的教育理念，结合各个专业对应的社会岗位要求，制定符合相应专业与应用领域的课程培养体系，增强该课程的应用价值，有效提升课程教学质量。在理念创新的过程中，要注重学生思维和教师思维的同步提升，进而打造应用型学习共同体，实现教学改革的创新，为社会培养更多具有较高知识应用水平的现代人才。
（三）改革教学模式
结合新型教学目标和教学理念，需要及时改革教学模式，打破传统教师课堂的束缚，将教室转移至计算机实验室当中。目前我国以有限元方法为基础编制的相关软件，已经发展的较为成熟和完善，并且已经在多个领域应用，把有限元方法理论切切实实的转化成了社会生产力，对多个领域发展都发挥着积极作用。ABAQUS软件在多种有限元应用软件当中，属于应用较为广泛的软件类型，具有广泛通用性，并且也是国际上增长速度最快的重要计算机辅助工程软件，可以和AutoCAD、I-DEAS、GREO等多种计算机辅助设计软件接口进行数据交换与共享。该有限元分析软件将声场分析、结构分析、电场分析、流体分析和磁场分析融于一体，具有大型通用特点。该软件可以广泛的应用在各大数理工院校的有限元方法教学中，以充分提升教学成效和质量。软件教学优势突出，因此可以在《有限元方法》教学中，将传统教室转变成机房教学，对ABAQUS软件实现系统化讲解，在软件讲解过程中穿插讲授有限元方法相关基础理论，以此促使学生充分掌握有限元方法基础的理论知识，更能提升学生应用这些理论知识解决实际工程问题的能力，提升学生实践素养，满足教学改革目标和要求[3]。
（四）改革与创新教学内容和方法
有限元方法实际应用领域非常广泛，在汽车交通、能源、水利、工业、机械制造、国防军工、土木工程以及石油化工等多个领域都具有重要应用，且作用突出。目前各个领域在应用有限元方法的时候，虽然基本理论与原理是一致的，但是很多领域在应用细节方面还是有一定差异的。比如在水利领域中和机械领域中应用有限元方法，差别就非常明显：前者制作的有限元模型非常复杂，而后者有限元模型就相对简单的多；前者材料通常是混凝土、水等非线性材料，而后者材料通常是稳定、线性的金属类材料；两者计算结果评判以及可靠性评估等方面也有很大差异。基于此，需要在有限元方法教学过程中，结合各自专业特点，针对性的选择重点教学内容。同时，在教学中还要积极创新教学方法，通过启发式教学、多媒体教学、情景教学、问题式教学等多种教学方法，充分增强课程教学趣味性，调动学生创新思维，主动积极的参与到教学活动当中，以有效提升教学成效[4]。
（五）改革与创新课程考核方法
应用型本科高校以往在《有限元方法》教学过程中，其考核方式是结合课程教学方式所制定的，一般包含两个方面，即平时成绩和期末试卷，不同的学校设置的考核比例也有所差异，但大多都是通过这两方面的考核确定学生最终课程成绩。在教学模式、教学内容以及教学方法进行一定改革过程中，该课程的考核方法也有随之改革，为了有效调动学生创新思维以及学习兴趣，需要突破以往单一的考核方法，不再将考核重心放在期末成绩当中，更侧重于考核学生对有限元方法基础知识掌握情况和日常实验具体完成情况等，并在考核内容中增加学生创新能力和实际问题解决能力等，更加全方位的评价与考核学生学习情况，提升考核结果的公平性和公正性，逐步增强学生学习有限元方法的兴趣和主动性，同步提升其工程实际问题解决能力[5]。
（六）提升学生知识认知与应用能力
知识是大学生就业和发展的根基，在应用型本科院校中，在开展《有限元方法》的过程中，大学生对于知识的处理也会决定今后的发展。《有限元方法》知识是能力的基础，也是应用型教育的价值体现。对于理工学科大学生而言，《有限元方法》知识就是开启未来的钥匙，知识不足，能力缺失都让大学生就业成为一大难关[6]。追究其根源，不得不提到学生对于知识的吸纳与转化能力，我们常常会疑问，为什么同一个教师，同一种方法，但是学生的成绩和能力都不尽相同呢，其实这都是学生对于知识的吸收同化能力不同造成的，能力高的学生自然可以在课堂上最大限度的丰富自己的知识储备，甚至能够进行良性的吸收，有能力应用到实践之中去，但是有些能力弱的学生在听懂的基础上就难以有所建树，所以对于不同的学生教师要做到心中有数，因材施教，尤其是接受慢，程度差的学生教师甚至要减慢上课的进度，并利用适当的教学手段提高学生接受知识的能力，提高接受知识的速度，让学生获得更好的发展[7]。这样，学生在进行《有限元方法》知识实践应用的时候就能具备更强的自信心，降低畏难情绪。基于此，作为一种复合型学科，知识具有较强的系统性，教师在开展《有限元方法》教学的时候，要增强管自身的认知与掌握能力，提升综合学习效果[8]。
四 结语
应用型本科高校开展《有限元方法》课程，对培养符合社会发展要求和岗位需求的应用型人才具有重要意义，需要重视提升课程教学质量，采取必要措施对有限元方法教学加以改革与创新，充分提升课程教学成效。在应用型大学改革《有限元方法》教学过程中，需要结合目前教学现状，及时改革课程培养目标、教学理念、教学模式、教学内容与方法以及课程考核方法，充分提升学生实际工程问题解决能力。
参考文献
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